Question

(16分)如图所示，固定于水平桌面上足够长的两光滑平行导轨PQ、MN，导轨的电阻不计，间距为d = 0.5m，P、M两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B = 0.2T的匀强磁场中．电阻均为r = 0.1Ω、质量分别为m₁ = 0.3kg和m₂ = 0.5kg的两金属棒ab、cd平行的搁在导轨上，现固定棒ab，让cd在水平恒力F = 0.8N的作用下，由静止开始做加速运动，试求：
(1)cd棒两端哪端电势高；
(2)当电压表的读数为U = 0.2V时，cd棒受到的安培力多大；
(3)棒cd能达到的最大速度v_m．
 

Answer 1

（1）c端电势高（2）0.2N（3）

（1）c端电势高            (3分)
(2) ∵L₁与L₂串联
∴流过L₂的电流为：   I=U/2r="2A"      ①  (3分)
F_安=BdI="0.2N                  " ② (3分)
（3）当L₂所受安培力F_安=F时，棒有最大速度v_m，此时电路中电流为I_m. (2分)
      则：F_安=BdI_m                   ③  
E=Bdv_m                                      ④     (2分)
      I_m=E/2r                         ⑤     (1分)
由③④⑤得：    ⑦  (2分)